上料机液压系统设计说明书

《液压与气压元件及系统的组装与调试》

上料机液压系统

设 计 说 明 书

专业： 机电一体化技术 班级： 学号： 姓名：

目录

一、工况分析 ............................................................................ 2

1、运动分析 ........................................................................ 2 2、动力分析 ........................................................................ 2 3、负载分析 ........................................................................ 3 二、负载和速度图的绘制 ......................................................... 6 三、液压缸主要参数的确定 ..................................................... 7

1、初选液压缸的工作压力 ................................................. 7 2、计算液压缸的尺寸 ......................................................... 7 3、求液压缸的最大流量 ..................................................... 8 4、绘制工况图 .................................................................... 8 四、液压系统图的拟定 ........................................................... 10 五、液压缸的设计 .................................................................. 12

1、液压缸的分类组成 ....................................................... 12 3、液压缸的结构设计 ....................................................... 12 4、液压缸设计需要注意的事项 ........................................ 13 5、液压缸主要零件的材料和技术要求 ............................. 13 六、小结 ................................................................................. 15

一、工况分析

对液压传动系统的工况分析就是明确各执行元件在工作过程中的速度和负载的变化规律，也就是进行运动分析和负载分析。

1、运动分析

根据各执行元件在完成一个工作循环内各阶段的速度，绘制以速度为纵坐标，时间或位移为横坐标的速度循环图，掌握一个工作循环中速度的变化情况。如下图所示：

2、动力分析

动力分析是研究机器在工作过程中，其执行机构的受力情况，图2为上料机液压系统的负载—位移曲线图。

图2 负载—位移曲线图

3、负载分析

负载分析就是研究各执行元件在一个工作循环内各阶段的受力情况。工作机构作直线运动时，液压缸必须克服的负载为：

F Fc Ff Fi

式中：Fc—工作阻力；Ff—摩擦阻力；Fi—惯性阻力 （1）工作负载

此系统的工作阻力即为工件的自重与滑台的自重。

Fc FG 6000 1600 7600N

（2）摩擦负载

此系统的摩擦阻力为滑台所受阻力，与导轨的形状，放置情况和运动状态有关。此系统为v型导轨，垂直放置，故Ff

fFN

sin

2

f---摩擦系数 α---V型角，一般为90°

由于工件为垂直起开，所以垂直作用于导轨的载荷可由间隙和结构尺寸求得，已知FN 60N

FN：运动部件及外负载对支撑面的正压力。

f：摩擦系数，分为静摩擦系数（fs一般取0.2~0.3，fd一般取

0.05~0.1）故取：fs 0.18,fd 0.09,

则有：静摩擦负载：Ffs 0.18 动摩擦负载：Ffd 0.09 （3）惯性负载

sin45

15.27N

45

7.64N

惯性负载是运动部件的速度变化时，由其惯性而产生的负载，可用

Fa ma

G v

g t

牛顿第二定律计算：

G---运动部件的重量（N） g---重力加速度，g 9.8△v---速度变化值（

s2

）

△t---起动或制动时间（s） 加速：Fa1 减速：Fa2

Fa3

G v60000.06

73.47N g t9.80.5G v60000.06 0.02

48.98N g t9.80.5G v60000.008

9.80Ng t9.80.5 Fa4

G v60000.055

67.35Ng t9.80.5 G v

Fa4 67.35N g t

制动：

反向加速：

反向制动：Fa5

根据以上的计算，考虑到液压缸垂直安放，其重量较大，为防止因自重而自行下滑，系统中应设置应平衡回路。因此，在对快速向下运动的负载分析时，就不考虑滑台的重量，则液压缸各阶段中的负载，如下表（ m=0.9）

表1 液压缸各阶段中的负载

工况 起动 加速 快上 减速 工进 制动 反向加速 快退 制动

计算公式

总 负 载 F( N) 6015.27 6064.43 6009.33 5964.02 6009.33 5999.53 76.68 9.33 -58.02

缸 推 力 F(N) 6683.63 6738.26 6677.03 6626.69 6677.03 6666.14 85.2 10.37 -64.47

F F fs FLF F fd FL Fa1 F F fd FL

F F fd FL Fa 2

F F fd FLF F fd FL Fa 3

F F fd Fa 4F F fd F F fd Fa 5

5

二、负载和速度图的绘制

按前面的负载分析及已知的速度要求，行程限制等，绘制出负载和速度图（如下所示）

F/N

s/mm V(mm/s

图4 负载—行图

三、液压缸主要参数的确定

液压缸工作压力主要根据运动循环各阶段的最大总负载力来确定，此外，还需要考虑一下因素：

（1）各类设备的不同特点和使用场合

（2）考虑经济和重量因素，压力选得低，则元件尺寸大，重量重，压力选得高一些，则元件尺寸小，重量轻，但对元件的制造精度，密封性能要求高。

1、初选液压缸的工作压力

根据分析此设备的负载不大，按类型属机床类，所以初选此设备的工作压力为1.5Mpa。

2、计算液压缸的尺寸

A

F mP

式中：F---液压缸上的外负载 P---液压缸的工作压力

m---液压缸的工作效率 A---所求液压缸有有效工作面积

A

F6009.33 44.51 10 4m2 6

mp0.9 1.5 104A

4 44.51 10 4

7.53 10 2m

3.14

D

按标准取值：D=80mm 根据快上和快下的速度比值来确定活塞杆的直径：

D255，代入数值，解得：d=34.1mm

D2 d245

按标准取值：d=35mm 活塞宽度：B=0.8D=64mm 导向套长度：C=0.8d=28mm

液压缸缸筒长度：L=450+B+C=542mm

则液压缸的有效面积为：

1

A1 D2 82 50.24cm2

44无杆腔面积：

1 22

A （D d） （82 3.52） 40.63cm2 有杆腔面积：2

443、求液压缸的最大流量

q快上 A1v快上 50.24 10 4 45 10 3m3/s 226.08 10 6m3/s 13.56L/min

q慢上 A1v慢上 50.24 10 4 8 10 3m3/s 40.19 10 6m3/s 2.41L/min

q快下 A1v快下 40.63 10 4 55 10 3m3/s 223.47 10 6m3/s 13.41L/min

4、绘制工况图

工作循环中各个工作阶段的液压缸压力，流量和功率见下表：

表2 液压缸各工作阶段的压力流量和功率

制出液压缸的工况图（如下）：

t/s

t/s

t/s 图5 液压缸的工况图

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